一种智能格斗训练系统

1.本发明设计一种智能格斗训练系统，属于格斗训练领域。其优势在于：可根据格斗模型与格斗数据库，模拟真实格斗场景的节奏对用户下达格斗指令，同时识别用户的击打、信号击打、信号躲闪，并录入数据库，对训练结果进行跟踪记录，给出反馈意见，综合锻炼用户的格斗能力，并提高参与感与成就感。


背景技术：

2.格斗属于一种结合了观察、进攻、防守等多种技术为一体的运动项目。目前，格斗训练中所采用的智能器材大都针对用户进攻动作进行设计，针对用户的出拳、踢腿等动作的速度、力度进行测量评定。与传统训练方法不同的是，在现实的格斗中，双方处于对峙的状态，无论运动员当时处于一种什么姿势下，都要根据对手的动作变化迅速做出决策，并完成相应的技术动作。这对运动员的技术水平、应变能力以及反应能提出了高要求。
3.目前尚缺乏一种创新型格斗训练系统，既能表达格斗中的各种变化，又能对运动员做出的相应技术动作的完成质量进行反馈与跟踪记录。
4.同样的，在格斗领域，尚缺少一种能对格斗中的各种变化进行预先设置，即通过自定义战术训练计划，来提高练习者的参与感与技术动作的综合运用能力。


技术实现要素：

5.本发明针对以上问题的提出，研制出一种智能格斗训练系统，其特征在于，包括：计算机系统（4）、数据线（3）、智能沙袋（1）、定制led灯（2）。
6.计算机系统（4）通过数据线（3）与智能沙袋（1）及定制led灯（2）连接。
7.智能沙袋（1）外侧套有定制led灯（2）。
8.定制沙袋包括：惯性传感器模块（1-1）、usb集线口（1-2）。通过螺丝将惯性传感器模块（1-1）固定在智能沙袋（1）的内部中心位置，通过数据线与底座的usb集线口（1-2）相连接，如果是悬挂式沙袋，则将usb集线口（1-2）焊接在小盒内，通过打孔螺丝固定在天花板上。
9.定制led灯（2）包括：彩色led灯珠串（2-1）、环形灯罩（2-2）、usb接口（2-3）、多根绳子（2-5）、小环（2-6）。
10.优选的，彩色led灯珠串（2-1）穿在环形灯罩（2-2）内部，环形灯罩（2-2）外侧均匀分布多个小孔（2-4）。多根绳子（2-5）穿过小孔（2-4）栓住环形灯罩（2-2），套在智能沙袋（1）外侧，usb接口（2-3）通过数据线（2-7）与智能沙袋（1）的usb集线口（1-2）相连接。
11.优选的，彩色led灯珠串（2-1）包含多个不同颜色的led灯珠间隔排列，相同颜色串联，不同颜色并联，通过铜丝连接至usb接口（2-4）。
12.优选的，多根绳子（2-5）下端穿过小孔（2-4）栓住环形灯罩（2-2），上端穿过小环（2-6），通过收放抽绳，可调节定制led灯（2）在沙袋外侧的悬挂高度。用户可根据自身需求自行调节。
13.计算机硬件系统（4）至少包括：输入输出设备（4-1）、处理器单元（4-2）、存储单元（4-3）、摄像头（4-4）、串口模块（4-5）、扬声器（4-6）。
14.优选的，所述计算机硬件系统（4）还包括：信号同步器（4-7）与生物传感器（4-8）。
15.所述计算机硬件系统（5）由数据线（3）将串口模块（4-5）与usb集线口（1-2）连接。
16.所述输入输出设备（4-1）包括显示器、键盘、鼠标或触摸屏等可与用户产生交互的设备。
17.所述生物传感器（4-8）包括：心率传感器、肌电传感器等，通过信号同步器（4-7）与串口模块（3）连接。
18.所述计算机软件系统（5）包括：用户图形界面（5-1）、动作识别模块（5-2）、格斗模型（5-3）、数据库（5-4）、串口模块（5-5）、数据处理模块（5-6）。
19.所述用户图形界面（5-1）控制输入输出设备（4-1），与用户产生交互。
20.所述动作识别模块（5-2）从摄像头（4-4）中获取视频流信息，对用户进行姿态估计，提取姿势、关节关键点、关节角度等运动学信息。
21.所述串口模块（5-5）控制硬件系统的串口模块（5-4），通过数据线（3）接收智能沙袋（1）的数据，并向定制led灯（2）发送格斗指令。
22.所述格斗模型属于一种人工智能模型，输入为格斗数据的结构化的用户数据，经过模型计算，模拟真是的格斗场景节奏，输出为led灯的控制指令。
23.同时地，同步器（4-7）同部所有生物传感器（4-8）的信号频率。
24.所述数据处理模块（5-6）通过格斗模型（5-3）向定制led灯（2）下达格斗指令，控制led灯闪烁；将动作识别模块（5-2）与智能沙袋（1）获取的数据写入数据库（5-4），存储在存储单元（4-3）之中。
25.所述数据处理模块（5-6）还会在训练结束后，比对此次训练结果与数据库（5-4）中的结果，通过用户图形界面（5-1）反馈给用户。
26.可选的，扬声器（4-6）可在训练过程中发出音乐、提示音、节拍器或倒计时信号。
27.本发明的智能格斗训练系统至少具有以下有益效果。
28.所述惯性传感器模块（1-1）在智能沙袋（1）质心处属于固定连接，当沙袋受到外力冲击时，可与沙袋作为一个整体进行受力分析，信度优于其他位置或固定方法。
29.定制led灯（2）在训练过程中，可以给用户发出击打或者躲闪信号，不同颜色的led灯代表了不同的涵义；智能沙袋（1）在训练过程中可以测量沙袋的加速度与角速度，计算出用户的击打力度；计算机软件系统（5）可以综合运用计算机各个硬件，根据用户的动作进行姿态估计，识别躲闪动作。在训练的过程中，将进攻与防守相互结合，增加了技术动作组合的复杂程度，能够在训练中锻炼用户的综合应变能力。
30.进一步，整个训练系统，在计算机软件系统（5）的控制下，获取用户的各项数据，可以让用户更直观的了解到击打的力度与反应速度、躲闪的效率与反应速度、躲闪条件下击打、击打后立即躲闪等多条件结合下的综合技能表现。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
32.图1是本发明一实施例智能格斗训练系统的整体结构示意图。
33.图2是本发明一实施例智能格斗训练系统的智能沙袋结构示意图。
34.图3是本发明一实施例智能格斗训练系统的定制led灯结构示意图。
35.图4是本发明一实施例智能格斗训练系统的计算机系统硬件部分结构示意图。
36.图5是本发明一实施例智能格斗训练系统的计算机系统软件部分结构示意图。
37.图6是本发明智能格斗训练系统第一实施例结构示意图。
38.图7是本发明智能格斗训练系统第二实施例结构示意图。
39.附图标记说明。
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如上下、左右、附图所示)下各部件之间的相对位置关系，如果特定姿态发生改变时，该方向指示性也会随之改变。另外，“第一”、“第二”的描述仅用于区分部件便于描述，并不是指示、暗示重要性或数量。
具体实施方式
41.以下仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
42.参照图1所示，一种智能格斗系统，包括：计算机系统（4）、数据线（3）、智能沙袋（1）、定制led灯（2）。所述计算机系统（4）通过数据线（3）与智能沙袋（1）及定制led灯（2）连接。
43.所述订制led灯（2）套在智能沙袋（1）外侧，内部通过数据线连接。智能沙袋（1）通过数据线（3）与计算机系统（4）连接。
44.定制沙袋包括：惯性传感器模块（1-1）、usb集线口（1-2）。通过螺丝将惯性传感器模块（1-1）固定在智能沙袋（1）的内部中心位置。固定连接可以让惯性传感器与智能沙袋作为一个整体，进行受力数据的采集。通过数据线与底座的usb集线口（1-2）相连接，如果是悬挂式沙袋，则将usb集线口（1-2）焊接在小盒内，通过打孔螺丝固定在天花板上。
45.定制led灯（2）包括：彩色led灯珠串（2-1）、环形灯罩（2-2）、usb接口（2-3）、小孔（2-4）。彩色led灯珠串（2-1）穿在环形灯罩（2-2）内部。环形灯罩（2）的口径微微大于智能沙袋（1），多根绳子（2-5）通过均匀分布的小孔（2-6）栓住环形灯罩（2-2），套在智能沙袋（1）外侧。其usb接口（2-4）通过数据线（2-5）与智能沙袋（1）的usb集线口（1-2）相连接。环形灯罩（2-2）模拟的是对手的颈部位置，按照格斗项目规则，击打颈部不得分，正好在此无需击打的位置设置环形灯罩（2）。由于其口径微微大于沙袋，确保在沙袋受到击打时，环形灯罩（2）依旧可以保持在相对固定的高度，不会产生大幅度位移。
46.彩色led灯珠串（2-1）包含多个不同颜色的led灯珠间隔排列，通过铜丝连接至usb接口（2-3）。彩色led灯珠串（2-1）由计算机软件系统（5）控制，每种不同的颜色表示不同的动作含义。例如，白灯表示“击打”，红灯表示“躲闪”等等，用户可以根据自身喜好与需求在
计算机系统中自行设置。
47.多根绳子（2-5）的上端穿过小环（2-6），并通过打结的方式固定。绳子（2-5）的长度决定了定制led灯（2）在沙袋外侧的悬挂高度。其目的就是根据用户假想的“对手”颈部高度调节，用户可根据自身需求自行调节。
48.本发明还提供一种计算机系统，包括硬件系统（4）和软件系统（5），包括对上述智能沙袋（1）、定制led灯（2），以及生物传感器（4-5）一个或多个的连接。
49.优选的，计算机硬件系统（4）至少包括：输入输出设备（4-1）、处理器单元（4-2）、存储单元（4-3）、摄像头（4-4）、串口模块（4-5）、扬声器（4-6）。数据线（3）将所述计算机系统的串口模块（4-5）与usb集线口（1-2）相连接。输入输出设备（4-1）包括显示器、键盘、鼠标或触摸屏等可与用户产生交互的设备。生物传感器包括：心率传感器、肌电传感器等，通过串口模块（3）连接。
50.工作过程如下。
51.计算机软件系统（5）通过动作识别模块（5-2），调用摄像头（4-4），实时获取用户动作视频，进行姿态估计并记录数据。
52.计算机软件系统（5）根据格斗模型（5-3），通过数据线（3）控制led灯闪烁。
53.所述格斗模型（5-3）属于一种人工智能模型，输入为格斗数据的结构化的用户数据，经过模型计算，模拟真是的格斗场景节奏，输出为led灯的控制指令。
54.同时，串口模块（4-5）通过数据线（3）获取惯性传感器模块（1-1）的加速度、角速度数据；同时，生物传感器模块（4-8）采集用户的生理数据；同时，串口读取模块（5-3）读取上述数据。最后，数据处理模块（5-6）对上述数据进行识别、处理，并通过数据写入计算机存储单元（4-3）。
55.以下为本发明的第一实施例。
56.参照图6，安装智能格斗训练系统。计算机硬件系统（4）是笔记本计算机或者是台式计算机或者是具有计算机功能的其他终端设备，包括显示器、处理器单元、存储单元、摄像头、串口模块、扬声器灯部件。
57.计算机软件系统（5）具有多种练习方式，用户可在用户图形界面（5-1）中设定。设定完成后，计算机软件系统（5）将控制信号传递到彩色led灯珠串（2-1）中，对用户进行信号提示，不同颜色的led灯代表了不同的含义，例如白色表示直拳、红色表示勾拳，黄色表示后退躲闪、绿色表示下蹲躲闪等，用户可根据自身喜好在用户图形界面中更改。
58.在用户击打沙袋的过程中，惯性传感器（1-1）会对沙袋的加速度、角速度进行采集，并通过数据线（3）传输给计算机系统（4），根据加速度的变化，检测用户的反应时间、击打力度。同时，摄像头（4-6）对用户的动作进行姿态估计，根据用户骨架关键点的位置，判定现躲闪动作。例如，膝盖弯曲达到90
°
视为下蹲躲闪，肩关节的地面投影点在踝关节外，视为后退躲闪。
59.同时地，计算机软件系统（5）会将采集到的数据存入存储单元（4-3），记录在数据库（5-4）中。
60.本实施例中，用户可以根据自身需求设定练习内容，并统计训练数据，生成报告。
61.以下为本发明的第二实施例。
62.参照图7，安装智能格斗训练系统。与第一实施例不同的是，智能格斗训练系统还
包括：信号同步器（4-7）、生物传感器（4-8）以及扬声器（4-6）。生物传感器包括：心率传感器、肌电传感器。生物传感器训练中起到监控作用。
63.信号同步器（4-7）将通过线控或蓝牙等方式接收心率传感器、肌电传感器的信号，经过数据处理模块（5-4），与惯性传感器数据、姿态估计的数据调整为同一采样率，一同存储在存储单元（4-3），记录在数据库（5-4）中。。
64.除了第一实施例中给出的各项部件，本实施例中，增加了生物传感器，对用户的训练过程于一监控，并将数据同步采集，可以起到格斗训练、运动检测与科学研究的用途。
65.本发明中的本发明训练系统中应用的到程序、模块均是系统硬件模块，或者现有技术中计算机程序或协议与硬件结合的功能模块，该功能模块所涉及的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，不是本发明的改进之处。